EFFECTS OF SIGNAL TRANSDUCTION PATHWAY IN THE RAS-INDUCED CELLULAR TRANSFORMATION OF HUMAN EPITHELIAL CELLS IN CULTURE

인체 상피세포에서 ras-종양유전자의 발암화가 신호 전달 기작에 미치는 영향

The present study has attempted to look into the mechanism of ras-induced carcinogenesis in a human epithelial cell system. Human epithelial cells immortalized with Ad12-SV40 hybrid virus were used to assess carcinogenic potential of the ras-oncogene. Cells transfected with pSV2-ras showed characteristics of cellular transformation. The transformation parameters such as cell density, soft-agar colony formation, and cell aggregation were significantly increased in the cells expressing ras oncoprotein. In addition, the duration required for the appearance of foci was shortened in the ras-transfected cells. Consistent with other reports, our results demonstrated an evidence that the ras-oncogene induced the cellular transformation of human epithelial cell system. When a high concentration of glucocorticoid was added into the media, transformation process was accelerated. It is speculated that glucocorticoid may provide an advantageous environment for the proliferation of the transformed cells. The induction of the intracellular free calcium concentrations following agonist treatment was significantly lower in the transformed cells than in the control cells. These effects were more manifested in the presence of extracellular cacium, indicating that the transformation process may alter the influx pathway of extracellular calcium. The induction of $IP_3$ following agonist treatment was also lower in the transformed cells than in the control cells. Thus, it is suggested that phospholipase C-coupled pathway was down-regulated in the process of the ras-induced transformation. While the levels of $TGF-{\beta}_1$ and PAI-2 mRNAs were decreased, the level of fibronectin mRNA was increased. The results indicate that mechanism of the ras-induced transformation may be associated with the altered expressions of growth regulatory factors. The present study demonstrates an evidence that the ras-induced cellular transformation may be associated with alteration of signal transduction and growth regulatory factors. The study will contribute to improve the understanding of molecular mechanism of epithelium-derived cancers including oral cancer.

본 연구는 인체암 발생과 밀접한 관련을 가지고 있는 ras 종양 유전자의 발암화기전을 인체상피세포모델을 이용하여 규명하고자 SV40-Ad12 hybrid virus에 의해 불멸화된 인체상피세포모델에 H-ras 종양유전자을 함유하는 $pSV_2-ras$를 transfection하여 H-ras에 의한 세포발암화를 평가하였다. ras를 함유하는 세포군은 대조세포군에 비해 saturation density, soft-agar colony formation, cell aggregation 등의 세포 발암화지표가 유의한 수준으로 높게 나타나 H-ras에 의한 인체상피세포의 발암화를 확인하였다. 또한 H-ras에 의한 인체세포 발암화는 hydrocortisone과 같은 glucocorticoid에 의해 촉진되어 saturation density, soft-agar colony formation의 증가 및 foci의 출현시기의 단축을 나타내었다. H-ras 종양 유전자에 의한 인체세포발암화 과정에 관여하는 신호전달기작의 영향을 평가하기 위해 효현제 처리 후 세포내 칼슘농도변화를 측정한 결과 발암세포의 세포내 칼슘농도변화가 낮게 나타났으며 특히 이러한 반응차이는 세포외 칼슘의 존재하에서 더욱 뚜렷이 나타났다. 따라서 세포외부로부터 칼슘의 세포내 이동이 발암화에 의해 억제되고 있음을 보였다. 또한 효현제 처리후 $IP_3$ 농도의 변화를 측정한 결과 발암세포의 $IP_3$ 증가폭이 대조군 세포보다 훨씬 낮았다. 이러한 결과는 H-ras에 의한 세포 발암화에 phospholipase C와 관련한 신호전달기작의 down-regulation이 관여하고 있음을 보여주고 있다. 성장조절인자의 mRNA 발현을 평가한 결과 $TGF-{\beta}_1$ 및 PAI-2의 발현은 발암세포에서 낮게 나타난 반면 fibronectin의 경우는 발암세포의 발현이 높게 나타났다. 이러한 결과는 H-ras 종양유전자에 의한 발암화 과정에 성장조절인자의 변화가 관여하고 있으며 이러한 성장조절인자의 확인은 암발생의 생물학적 지표를 선별하는 데 기여할 것으로 사료된다. 본 연구는 H-ras 종양유전자에 의한 인체세포 발암화의 확인과 발암화 과정에 관여하는 신호전달기작의 변화 및 성장조절인자의 확인을 통하여 상피세포에서 나타나는 구강암 등의 발생기전 이해 뿐만 아니라 생체지표의 개발에 필요한 기초자료를 마련하는 데 기여할 것으로 사료된다.